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土壤修复
农田重金属植物修复技术
来源:zkqd 发布时间: 浏览量:
植物修复技术是以植物忍耐和超量积累某种或某些化学元素的理论为基础,直接利用有生命的绿色植物及其共存微生物体系清楚或降低污染土壤中污染物的修复技术。植物修复主要通过植物稳定、植物萃取、植物挥发和根系过滤等方法。

植物稳定是指利用植物根际的一些特殊物质使土壤中的污染物转化为相对无物质的一种方法。其中包括分解、沉淀、螯合、氧化还原等多种过程。研究发现在植物根部铅与磷结合形成难容的磷酸铅沉淀,从而减轻铅的毒害。六价铬可被还原为毒性较轻的三价铬。

植物萃取是指种植一些特殊植物,利用其根系吸收污染土壤的有毒有害物质并转移至植物地上部,通过收割地上部物质带走土壤中污染物的一种方法。植物萃取技术利用的是一些对重金属具有较强富集能力的特殊植物。植物萃取技术的关键是要求所用之物具有生物量大、生长快和抗病虫害能力强的特点,并具备对多种重金属较强的富集能力。
   植物挥发是指利用植物根系分泌的一些特殊物质或微生物使土壤中的汞、硒转化为挥发形态以去除其污染的一种方法。如烟草能使毒性大的二价汞转化为气态的汞,洋麻可使土壤中47%的三价硒转化为甲基硒会发去除。植物挥发要求被转化后的物质毒性要小于转化前的污染物质,以减轻环境危害。

根系过滤是利用植物根系过滤沉淀水中重金属的过程。例如水科植物浮萍和水葫芦可有效清除水体中的CdCuSe;水培的根系也能够沉淀水体中的多种重金属、类金属和放射性元素,包括CdCrPbZnCu、和U(铀)。

1.超累积植物

近年来的研究表明,植物修复是一种比微生物修复更经济更适于现场操作的去除环境污染物的技术。而且植物修复适用于大面积、低浓度的污染位点,成本仅为常规技术的一小部分。正因其技术和经济上优于常规方法技术,植物修复近几年逐渐成为生物修复中的一个研究热点,已经作为一种高效生物修复途径被认识和选用。

常用的土壤重金属污染修复植物为超富集植物,超富集植物是指能超量吸收重金属并将其运移到地上部的植物,一般超富集植物地上部(茎和叶)重金属含量是普通植物在同一生长条件下的 100 倍,其临界含量分别为镉100mg/kg,锌10000mg/kg,铅、铜、镍均为1000mg/kg;同时,植物地上部的重金属含量高于根部该种重金属含量,对高浓度的金属有较强的忍耐性,植物对土壤中重金属的富集系数大于 1。国内筛选出的重金属超富集植物主要有:锌超富集植物-东南景天,铜超富集植物-黑麦草,砷超富集植物-蜈蚣草;镉超富集植物-龙葵和天蓝遏蓝菜等。

2.低累积植物

不同作物对污染物的吸收累积不同,同一作物的不同品种对污染物的吸收累积也不同。低累积作物,与超富集植物的概念相反,是指作物的吸收或运输到可食用部位的重金属含量低,明显低于食品卫生标准或饲料卫生标准。在中轻度污染土壤上,种植低累积品种,是目前我国污染土壤利用的一项切实可行的措施。

根际生物学机理为,根系是重金属进入植物体内的主要途径。根的生物量、根的长度和根毛的数量是植物根系体现吸收功能和吸收效率的重要因素之一。在土壤富 Zn 时,超富集植物遏蓝菜的根系稠密,主动向土壤中 Zn 含量丰富的区域伸展;在非污染的土壤上遏蓝菜的根则多是细弱的长根,成垂直分布,侧根系十分分散。而非超累积植物的根系主要分布在非重金属污染区,尽可能的向低污染区域伸展。

植物修复技术具有修复成本低、适应性广,耐受性强、不破坏土壤理化性质等优点;但是植物修复技术也有其局限性。由于自然界中超累积植物种属稀少,人们从野外筛选的超富集植物生物量普遍较低、个体矮小、生长缓慢,且受气候、土壤等地域环境条件的限制,导致修复治理效率低、周期长,制约了大规模的应用,难于满足商业要求。超富集植物修复重金属污染土地耗时太长、修复范围仅能局限在植物根系所能延伸的范围、对重金属具有一定的选择性,用一种超富集植物难以全面清除土壤中的所有污染物,因而经济上并不一定很合理。一些有毒物质对植物生长有抑制作用。